第五篇水轮发电机组及辅助设备安装工程精品版.docx
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第五篇水轮发电机组及辅助设备安装工程精品版
第五篇水轮发电机组及辅助设备
安装工程
审定：
赵玉纯
审查：
姜立武
编写：
梁希祥
1 水轮发电机组及其附属设备安装
1.1工程概况
1.1.1工程规模
万家寨水电站共安装6台立轴混流式水轮发电机组，单机额定功率为180MW，总装机容量为1080MW。
1.1.2主要工程量
⑴水轮机型号HLFN235-LJ-610立轴混流式水轮机4台套，转轮直径6.1m，额定出力183.7MW，每台机组安装重量726.6t，装机总重量2906.4t。
⑵水轮机型号HLS217-LJ-585立轴混流式水轮机2台套，转轮直径5.85m，额定出力183.7MW，每台机组安装重量641.95t，装机总重量1283.9t。
⑶发电机型号SF180-60/12800立式水轮发电机6台套，额定功率180MW，额定电压15.75kV，每台机安装重量1300t，装机总重量7800t。
⑷型号DIGIPID1500微机调速器6台套，由电气柜、油箱、油罐、导叶反馈装置组成，每台调速器安装重量25.2t，6台调速器安装总重量151.2t.
1.1.3主要设备生产厂家
⑴天津阿尔斯通水电设备有限公司（简称天阿公司）生产制造1#～4#水轮机及6台机组微机调速器、油压装置的成套供货。
⑵上海希科水电有限公司（简称希科公司）生产制造5#、6#水轮机的成套供货。
⑶哈尔滨电机有限责任公司（简称哈电公司）生产制造1#～6#发电机的成套供货。
1.1.4施工时段
水电站水轮发电机组从1997年11月17日开始安装至2000年12月5日全部安装结束，其机组主要部件安装时间见表1.4-1。
水轮发电机组及其附属设备施工时间表
表1.4-1
序号
单元工程
开工日期
完工日期
备注
1
1#水轮机埋件安装
1997.11.17
1998.3.4
包括：
座环、蜗壳、机坑里衬等
2
2#水轮机埋件安装
1998.4.1
1999.3.18
3
3#水轮机埋件安装
1999.1.10
1999.9.30
4
4#水轮机埋件安装
1999.4.15
2000.6.1
5
5#水轮机埋件安装
1999.5.21
2000.7.28
6
6#水轮机埋件安装
1999.8.18
2000.3.25
7
1#水轮机转轮安装
1998.9.1
1998.9.23
从组装到吊入机坑
8
2#水轮机转轮安装
1999.4.3
1999.4.21
9
3#水轮机转轮安装
1999.10.1
1999.10.26
10
4#水轮机转轮安装
2000.7.29
2000.8.4
11
5#水轮机转轮安装
1999.10.7
1999.10.10
12
6#水轮机转轮安装
2000.5.16
2000.5.20
13
1#发电机定子安装
1998.5.17
1999.6.3
14
2#发电机定子安装
1998.12.15
1999.3.16
15
3#发电机定子安装
1999.6.2
1999.8.22
16
4#发电机定子安装
2000.3.10
2000.5.10
17
5#发电机定子安装
2000.5.24
2000.7.19
18
6#发电机定子安装
2000.1.31
2000.3.4
19
1#发电机转子安装
1998.7.31
1998.11.21
20
2#发电机转子安装
1999.1.8
1999.6.11
21
3#发电机转子安装
1999.7.20
1999.11.9
22
4#发电机转子安装
1999.6.28
1999.9.28
23
5#发电机转子安装
2000.7.26
2000.10.29
24
6#发电机转子安装
2000.2.20
2000.6.6
25
1#机组轴线调整
1998.11.2
26
2#机组轴线调整
1999.7.2
27
3#机组轴线调整
1999.11.30
28
4#机组轴线调整
2000.9.8
29
5#机组轴线调整
2000.11.8
30
6#机组轴线调整
2000.6.21
1.1.5水力机械施工单位
水利枢纽水电站由施工招投标评审确定：
1#～3#水轮发电机组及其附属设备由中国水利水电第四工程局机电安装分局万家寨项目部（以下简称水电四安）承担施工安装；4#～6#水轮发电机组及其附属设备由中国水利水电第六工程局机电安装分局万家寨项目部（以下简称水电六安）承担施工安装。
1.2监理的质量控制工作
1.2.1质量控制依据的设计文件和规程规范
（1）设计文件：
水利部天津设计院施工图纸、设计技术文件、设计说明书、设计修改通知、设计变更通知、设备制造厂家的制造安装图纸及设计文件、设计说明书、安装说明书、维护说明书及工艺导则等。
（2）主要规程规范
《水轮发电机组起动试验规程》DL507-93；
《水轮发电机组安装技术规范》GB8564-88；
《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准》（试行）水轮发电机组安装工程SDJ249.3-88；
《水轮发电机组推力轴承、导轴承安装调整工艺导则》SD288-88；
《钢焊射线照相底片等级分类法》GB3323-82；
《钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》GB1152-81；
1.2.2施工过程中的质量控制
施工阶段是形成工程质量的重要环节，也是监理工程师进行机组安装质量监控的重点。
监理工程师在施工过程中具体的质量控制目标是：
按照合同要求审查施工单位的人员资质及设备是否符合要求，按照质量控制的目标和要求，加强施工管理，督促施工单位认真按照设计及制造厂家提供的图纸、技术文件和技术要求执行。
并严格按照标准、规程规范进行操作，以提高质量的稳定性，加强工序控制，实行检查认证制，严格控制每道工序的质量，监理工程师在质量控制过程中采取巡视检查监督。
关键部位进行旁站监理、中间检查和技术复核，以防止质量隐患。
对设备及零部件控制，协助黄万公司机电处及施工单位进行到货设备检查验收。
合格后方可进行安装。
（1）水轮机安装工程质量控制
①水轮机座环安装施工质量控制
a.座环施工准备质量控制
·座环清扫检查验收
各分瓣组合面在组装前进行清扫，打磨高点毛剌、两侧坡口用角向磨光机打磨至露出金属光泽，检查合格后，监理工程师对清扫后的部位进行检查确认是否符合国家标准GB8564－88《水轮发电机组安装技术规范》的2.0.6条技术要求。
·座环组合缝及错牙检查验收
施工单位自检合格后，将座环组合缝的间隙及错牙的检验记录提交给工程监理，监理工程师对施工单位的测量记录进行复验。
监理工程师对各组合缝及错牙进行复测检查工作，用0.05mm的塞尺检测组合面不能通过，其局部间隙用0.1mm塞尺检测，深度不能超过组合面宽度的1/3。
总长度不应超过周长20％，组合螺栓周围没有间隙。
错牙小于0.10mm。
以上检测项目均符合GB8564－88《水轮发电机组安装技术规范》要求。
b.座环安装质量控制
·座环中心方位检查验收：
当座环上法兰平面的＋Y、＋X、－Y、－X的标志对准事先挂好的机组中心十字钢琴线X轴、Y轴后，检验钢琴线与座环线间距离，测量数据达到要求后再进行高程测量。
·座环高程检验：
测量座环上法兰平面与事先挂好的机组中心十字钢琴线，线间与座环平面的距离，测量达到要求后进行水平测量。
·座环的水平检验：
座环的水平由施工单位测量后，将测量记录提交给工程监理，再由监理测量队来进行复测。
监理在施工过程中对座环的中心方位、高程、水平测量结果如下表2.2－1
座环焊前检测结果（例6＃机）
表2.2－1
序号
检测项目
允许偏差
（mm）
焊前检测结果
（mm）
备 注
1
中心及方位
3
2.5
2
高 程
±3
－2
3
水 平
周向8或16点等分测0.05
0.38
径向最大不超过0.60mm
4
圆度及同轴度
1.5
以上检测结果符合GB8564－88《水轮发电机组安装技术规范》表
（2）的要求。
c.座环组焊质量检测
·焊前准备的检查：
监理工程师在焊前对座环坡口内及周边处10～20mm范围内的铁锈及油污要求焊前彻底清扫，保证焊接质量。
并检查施焊人员电焊合格证是否与提交给监理的电焊工资格证相符。
·检查座环组焊所需用的焊接材料是否为制造厂家提供的E7018焊条，焊前监理对焊条的外观质量进行检查，不得使用有药皮脱落，焊芯锈蚀的焊接材料。
d.座环焊接前质量控制
·座环焊接前监理工程师按《座环组焊措施》进行检查焊接顺序，焊接技术要求。
·为了确保工程质量，监理工程师在开焊前进行最后的一次焊前检查，在检查过程中发现（5＃机）厂家到货的座环组合缝X型坡口底部焊道窄小，只有18mm宽，在焊接中不宜保证工程质量，对此问题监理工程师找希科厂家驻工地代表进行沟通，希科代表进行实测后，同意监理提出的意见，在原设计座环焊缝底部宽度基础上再增加8mm，其总宽度达到了26mm满足了焊接的要求。
e.座环焊接过程中质量控制
·电焊人员在焊接过程中是否按平焊、立焊、仰焊的焊接电压（V）、电流（A）及焊条直径进行。
监理工程师在施工中查看电焊机电流表，电压表的显示数据是否符合焊接规范的要求。
·监理工程师在焊接过程中，主要监测上、下环板板面坡口中心两侧周边130mm处（用钢冲打上标记）的测点，随时观察测量两侧对应点的距离。
监测上、下环板的变形情况。
f.座环焊接后检查验收
·监理工程师对焊接后的座环焊缝进行表面外观检查，1#－6#机均未发现表面有夹渣、气孔等缺陷，由施工单位进行探伤检查，经监理确认合格后即转入下道工序。
·座环焊接后由监理测量队进行复测检查，检查复测中心方位、高程、水平，复测结果如下见表2.2－2。
座环焊后的检测结果
表2.2－2
序号
检测项目
允许偏差（mm）
焊后检测结果（mm）
备注
1
中心方位
3
2.4
2
高 程
±3
－2.5
3
水 平
周向8或16点等分测0.05mm
0.36
径向最大不超过0.60mm
4
圆度及同轴度
1.5
经检查测量表2.2－2达到国家标准GB8564－88《水轮发电机组安装技术规范》要求及厂家标准要求。
②水轮机主轴与转轮安装质量控制
a.水轮机主轴检查
·水轮机主轴进厂后对其外部尺寸进行检测，对连接螺栓测量各部位尺寸，并对螺母等进行清扫，检查各加工面有无毛剌或凸凹不平处。
对主轴的法兰用专用工具进行检测是否有高点，检测主轴螺孔各部尺寸并做好记录。
·水轮机转轮进厂后对转轮的检查方法与主轴相同。
b.主轴与转轮联接质量控制
主轴与转轮联接前的检查：
主轴与转轮在联接前，监理工程师检查主轴法兰面的高点，确认没有高点方可进入下道工序联轴工作。
当主轴与转轮螺栓拉紧后，进行组合缝的检测，检测数据见表2.2-3（以2＃机为例）。
主轴转轮联接螺栓紧度检测成果表
表2.2-3
螺栓编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
伸长值AL
0.28
0.28
0.28
0.30
0.29
0.30
0.28
0.29
0.30
0.28
0.29
0.28
螺栓编号
13
14
15
16
17
18
19
20
伸长值AL
0.30
0.28
0.29
0.28
0.28
0.30
0.30
0.30
说明：
①螺栓规格M140。
②设计伸长值0.283mm，允许±10％。
③主轴与转轮组合缝间隙0.04mm（不通过）。
③调速系统安装质量控制
a.调速器及油箱安装
对到货的调速器柜进行开箱检查：
检查油箱外表面在运输中是否有碰撞现象。
检查油箱上面的设备如：
主配压阀、电磁阀及油泵等设备在运输中是否有丢失部件和质量问题。
b.施工过程的质量控制
·调速器柜油箱安装：
油箱吊装就位后，调整油箱安装高程、水平、中心方位符合国标及厂家要求。
·油箱开盖前防护措施：
调速系统油箱在安装前应进行分解清扫，分解前设塑料棚进行防尘，并在厂家技术人员指导下进行。
·调速器部件组装质量控制：
调速器油箱部件组装是在监理工程师旁站监督下进行，在组装部件及油管路过程中监理工程师多次要求施工单位反复清洗，最终达到厂家及标准要求。
例如调速器控制管路在清扫时存在杂物及锈蚀，监理工程师要求用沙布、白布反复擦拭，再用压缩空气进行吹扫，最后用白布检查无污垢。
例：
3#机调速器在分解过程中的控制：
监理工程师在巡视检查过程中发现DN15mm油管，该油管管口存在焊接后的焊瘤造成管路狭窄，在机组运行中可能造成油路不畅现象。
厂家认为调速器油箱已作过试验没有问题，监理工程师认为留有隐患不利于长期运行，经监理与厂家沟通，进行了扩孔处理。
·油罐安装：
油罐在现场进行严密性耐压试验，试验合格后，进行清扫并封堵进人门。
c.接力器安装：
接力器开箱验收：
接力器到货后对其表面进行检查，并对零部件进行清点，是否在运输过程中有碰伤及锈蚀等现象。
·接力器分解清扫检查：
将接力器缸体和活塞进行分解，检查部件有无缺陷，严格进行清扫。
经监理检查验收合格后进行回装。
·接力器基础板及调整环安装：
清扫接力器基础及调整环，然后将调整环挂在基础板上用桥机配合调整，将接力器把紧在基础板上，检测接力器与基础板间隙，接力器与调整环之间的间隙用0.05mm塞尺检测通不过，如有不合格部位拆下进行配刨至合格，经检测中心、间隙、高程均符合厂家及国标要求。
·接力器安装与调整检查：
1＃～6＃机的接力器压紧行程现场实测均已检查，验收合格。
·调速器的管路安装：
按厂家技术要求用稀硫酸进行清洗，并用白布擦干净。
全部焊缝均用氩弧焊，配装后拆下管路进行压力试验，管路安装完毕再进行整体油压密闭试验，无渗漏。
·调试过程控制：
向压力油罐充油至正常油位、手动排除残余气体，再向压力油罐充气50%、75%、100%的额定工作压力。
·调整接力器开关时间、导叶关闭时间与设计值的偏差不超过设计值±5%，调整导叶接力器第一段关闭时间和第二段关闭时间及导叶全开行程时间。
④水轮机水导轴承安装质量控制
a.水轮机轴承瓦到货检查验收：
水导轴承瓦到货后进行开箱验收，检查轴瓦在运输中瓦面是否有碰撞及零部件是否齐全。
b.轴瓦处理检查：
外观检查用着色方法进行检测是否有硬点和密集气孔等现象，水导瓦厂家技术要求不需刮瓦，水导瓦安装间隙详见安装检测成果表4.4—3。
（2）水轮发电机安装质量控制
①发电机转子组装焊接质量控制
a.转子装配前的检查：
转子支臂、转子中心体、转子磁轭铁片等部件进厂后开箱验收，检查各部件在运输过程中是否有碰撞、丢失零部件如螺栓、销钉，磁极键等现象、检查各组合面有无锈蚀。
b.转子装配前设备部件清扫：
转子中心体、支臂组装就位后，进行组合面清扫、打毛剌、去锈，经施工技术人员检查后，监理进行复验确认。
c.转子中心体水平检查：
转子中心体用水平仪调至水平为0.02mm/m，监理用水平仪进行复验。
d.转子支臂组装质量检测：
转子支臂组合后监理检查，进行挂装定位，检查支臂装配尺寸（如2#机）：
·主立筋外端至中心尺寸5060+0.207mm。
·主立筋弦距（上、下）1974.3+2mm。
·主立筋垂直度<2mm。
·相对于中心体下法兰面主立筋挂钩高程239+0.30mm。
·合缝错牙<2mm。
以上组装尺寸合格后进行定位焊接。
e.机组转子支臂与中心体焊接
·哈尔滨电机厂焊接要求
采用C02气体保护焊，焊丝材料Φ1.2mmH0.8Mn2SiA。
手工电弧焊。
焊前将坡口及铁锈、油污等杂物清理干净。
焊条使用前，必须经过烘干，烘干温度350︒C，保温1-1.5小时，然后在120︒C温度下存放，使用时放在75︒C以上的焊条保温筒内随用随取。
要求焊接现场环境温度高于10︒C，中心体与支臂间环焊需预热至100-120︒C，控制层间温度<200︒C。
除第一层和最后一层焊缝外，用风铲锤击焊缝，消除应力。
·焊接过程跟踪监测情况：
在厂家专业技术人员指导下，及时调整焊接顺序，控制焊接变形。
打磨焊缝，按图纸要求做MT、UT探伤检查。
f.焊后检查项目（2#机）：
主立筋外端至中心尺寸5060-0.50mm。
主立筋弦距（上、下）1974.3+0.22-0.2mm。
主立筋垂直度<2mm。
相对于中心体下法兰面主立筋挂钩高程239+0.30mm。
g.例举2#转子现场焊接及加热保温方法
2#机转子焊接按哈电公司（98-138）1#机转子焊接文件执行，哈电公司同意采用手工电弧焊。
·焊前检查：
焊前将坡口及附近的铁锈、油污等杂物清理干净；
·焊条烘干及保温；
·要求施工现场环境温度>10︒C，昼夜温差小于7︒C，施焊过程中焊缝母材预热50︒C～80︒C，控制层间温度≤200︒C；
·除第一层和最后一层焊缝外，用风铲锤击焊缝，消除应力；
h.例举6#机转子焊接及加热保温方法
·焊接所用材料：
Φ1.2mmH08MnSiA和J507，直径Φ3.2，Φ4.0mm。
·焊条使用前经过烘干及保温。
·要求施工现场环境温度高于10︒C，昼夜温差小于7︒C，施焊过程中，焊缝母材预热80～120︒C，控制层间温度不大于200︒C，但不低于80︒C。
·焊前检查焊缝间隙，上、下环缝间隙为4～6mm，径向缝及立缝的焊缝间隙为2～4mm，间隙过大的需补焊，间隙过小必须打磨以满足要求。
·转子支架组焊施工技术措施：
吊转子中心体至已调整好的叠装座上，以转子中心体上法兰面为基准，用框式水平仪测量、调整转子中心体上法兰面水平度为0.02mm/m，调好后加固。
吊转子支架测量柱，以转子中心体上法兰内止口为基准，检查测量柱与转子中心体的同心度，合格后把紧螺栓；按照厂内预装编号，对称挂装转子支臂，并根据厂内提供的检查记录调整，将合缝块把紧，检查转子支架装配尺寸，并做记录。
·焊后检查验收结果：
主立筋外端至中心尺寸5060（0～-4mm）。
主立筋弦距（上、下）尺寸1974.3±3mm；
主立筋垂直度小于3mm；
相对于中心体下法兰面主立筋挂钩高程293±2mm；
安装检测数据见检测成果表4.4-4
②水轮发电机定子安装质量控制
a.定子安装前质量检查：
·定子设备进入工地后进行开箱检查验收，检查定子分瓣及组合缝是否有高点、毛剌、生锈及定子所安装的零部件在运输中是否有丢失等问题。
在组装前对组合面的毛剌，高点进行打磨处理，两侧坡口用角向磨光机打磨至露出金属光泽，经施工技术人员检查合格后，监理工程师确认，再进行组装及焊接。
·中心测圆架安装验收：
中心柱垂直度偏差不大于0.02mm/m，中心架转臂旋转一周上任意一点的误差小于0.10mm/m，测杆旋转一周向上下跳动不大于0.5mm检验合格可以使用。
b.机座组焊后复验
定子机座底环内径R=6215±3mm；底环螺栓孔分布圆半径R=6427.5±5mm；底环加工面平面度允许偏差2mm，合缝处小于0.5mm，定位筋径向和周围垂直度偏差不大于0.10mm，内径各托块处的偏差不大于±0.5mm，径向扭斜[R1—R2]≤0.10m。
以上数据满足规范要求，检测数据详见质量检测成果表4.4—5。
c.发电机定子铁芯现场装配质量控制
·安装前的质量检查：
清除定位筋周围的毛剌，校正平直，用塞尺检测直线度周向、径向均不大于0.10mm。
·用方型水平仪找出测量中心柱垂直度，要求测量中心柱90o方向垂直，经检测不大于0.02mm/m，中心架转臂垂直复测圆周上任意点误差不大于0.02mm，旋转一周测点上、下跳动不大于0.5mm，中心测圆架机座同轴度≤0.5mm。
③推力轴承安装质量控制
a.推力轴承瓦清扫干净后涂抹透平油，当转子吊入机坑后，测量下机架下沉值，测量转轮上下冠止漏环间隙。
b.起落转子测定弹性油箱设计压缩值为0.523mm，所测压缩值数据满足厂家设计值要求。
详见4.4-6表所测数据。
1.3施工中发现的主要问题及处理
1.3.1水轮机安装
⑴1#机座环圆度超差及缺陷处理情况：
1#机座环分三瓣在机坑内预组装时，其圆度就超出图纸及国标GB8564-88要求（3.2mm）。
另外由于蜗壳尾部大舌板在座环的其中一瓣上，此部分是在工厂内焊接制造的，焊接时引起不均匀变形。
座环经组焊、蜗壳安装和最终的砼浇注，其圆度在第Ⅰ与第Ⅲ象限方向超出6～7mm左右，该质量缺陷主要是由于厂家大舌板与蜗壳尾部焊接时形成的，现场安装质量是次要原因。
1#机座环圆度的缺陷由天阿公司派人到现场处理，采用砂轮机及角向磨光机修磨，其圆度偏差达到国标及厂家技术要求，时间约用15天。
另外2#～6#座环均有不同程度的圆度超差问题，经施工单位及生产厂家在现场处理后，均达到规范及厂家标准要求（其它几台座环均有不同程度的超差，均已处理合格）。
⑵1#机底环圆度超差及缺陷处理情况
1#机底环分二瓣在安装场组装时，组合后其圆度超差（-1.5～+0.95mm）,图纸要求规定为0～+0.76mm,经协商由天阿公司制定方案并提供现场技术指导，水电四安负责方案实施（见会议纪要JD（98）56）号文。
处理后止漏环圆度小于±10%设计间隙（3mm），符合国标GB8564-88的第3.2.8条要求。
⑶1#机活动导叶立面间隙超差及处理
由于安装工期紧张，黄万公司同意天阿公司生产制造的导水机构不在厂内进行预装，直接到现场进行组装，在现场组装时，由于天阿公司提出在处理导叶立面间隙时不能吊入转轮，这将影响直线安装工期，黄万公司和监理经慎重考虑决定把导叶吊入机坑由水电四安进行处理，当活动导叶第一次用钢丝绳捆紧时，24个导叶的下半部普遍有0.4～1.2mm左右的间隙，从1998年10月4日安装人员开始修磨，每天三班连续工作，截止到10月26日全部修磨完毕，其最大间隙0.13mm，长度最长为80～100mm，远远小于导叶高度（1.747m）的四分之一，符合规范要求。
⑷2#机接力器拉缸问题及处理
2#机接力器在调试过程中，一直不能保压，经施工、监理及厂家人员多方分析查找，发现接力器的活塞与活塞缸有串油现象，在对2#机接力器解体后检查发现，二台接力器均有较严重的拉缸缺陷。
带锁锭的接力器活塞损伤面积达50%，不带锁锭的接力器活塞的损伤面积达30%，拉缸的部位主要在活塞的下部，其它部位也有少量的深浅不同的划痕。
活塞缸损伤严重部位的沟槽深度约有1mm，宽度约有5mm左右，二台接力器活塞损伤部位和严重程度基本相同，现场研究将4#机接力器更换到2#机上使用，经严格清洗，安装后检查及运行正常。
在1999年7月22日经现场检查发现，把调速器油箱内的油排尽后，对油箱内部的设备进行全面分解、清扫发现，有直径约150mm左右的沉积杂质，经仔细查看有铁锈、油泥及车床加工后遗留下来的铁屑，另在四通管进行清扫时，发现有金属铸造件黑铁屑及很多铸造遗留的型砂粒，造成拉缸的主要原因是由铁屑引起的。
在3#～6#机油箱及接力器安装时，监理要求对调速系统的所有阀组、管路、油泵、油箱及压油罐等进行彻底分解、清扫、检查后，重新进行装配和调整试验，在装配过程中任何部件必须经监理严格检查后方可进行安装。
⑸6#机
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